книги из ГПНТБ / Писарьков, Х. А. Осушение лесных земель учебное пособие для студентов лесохозяйственного факультета (специальность 1512)

где Fi и F2— площади поперечных сечений на соседних пи­

кетах;

I — расстояние между пикетами;

V — объем выемки между пикетами.

Суммируя объемы между всеми пикетами получают объем выемки всего канала. Площади поперечных сечений на каж­

где Ь —• ширина канала по дну;

В— ширина канала по верху;

Т— глубина канала.

Для каналов, продольные профили на которые не состав­ лены, объем выемки по всему каналу W определяют по сред­

ней глубине и длине умножением средней площади попереч­ ного сечения Еср на длину канала ак, т. е. W =FCрак. Если

проектируемый канал проходит по существующему руслу ста­ рого канала, поперечное сечение которого требуется увели­ чить, то объем выемки определяют как разность объемов про­ ектируемого и существующего каналов (рис. 38). Площадь поперечного сечения существующего русла Fс определяют как

площадь параболы:

где В — ширина по верху; Н — глубина канала.

Если существующее русло полностью не вмещается в про­ ектное, то на каждом пикете определяют площади срезок, а дальнейшие вычисления производят по формуле (87).

, При ремонте старых канав путем лишь углубления русла

параболической формы площадь поперечного сечения выемки можно вычислить по формуле

площадь поперечного сечения выемки можно определить по

100

формуле F = 0,40jBA. Результаты вычисления объемов выемки заносятся в особую ведомость (табл. 29).

Таблица 29

Ведомость объема земляных работ по осушителю № 20

§ 2. ОСУШЕНИЕ ДРЕНАЖЕМ

Дренажем называют такой способ осушения, при котором избыточная вода из почвы отводится через особые водопрово­ дящие полости, устроенные под землей. Эти водопроводящие полости называются дренами.

Дрены устраивают из различных материалов, чаще всего из труб: гончарных, деревянных, пластмассовых, асбоцемент- ,ных, бетонных и других, иногда из жердей, хвороста и камня. В зависимости от вида материала, из которого устроены дре­ ны, дренаж носит название гончарного, деревянного трубча­ того, жердяного, фашинного, каменного и т. д. Водопроводящне полости иногда устраиваются в почве без всяких мате­ риалов в виде цилиндрических полостей, похожих на крото­ вые ходы, и щелей разной формы (кротовый и щелевой дре­ наж). Ниже приводится краткое описание устройства основ­ ных видов дренажа.

1. Виды дренажа

Гончарный дренаж устраивается из гончарных трубок, из­

готовленных из глины на особых прессах. Просохшие трубки подвергаются обжигу, как и кирпич. Длина трубок равна 333 мм, внутренний диаметр трубок различный: 50, 75, 100, 125, 175 и 200 мм. Трубки диаметром — 50—75 мм, а иногда и 40 мм, применяются для дрен-осушителей, трубки больших

диаметров — для коллекторов, отводящих воду из осушите­ лей. Дрены из гончарных трубок устраивают следующим об­ разом.

101

Тщательно выравнивают дно вырытой траншеи и придают ему правильный уклон. На дно траншеи укладывают вплот­ ную одна к другой гончарные трубки, которые образуют как бы одну сплошную трубу (рис. 40, а).

После укладки трубок в траншею стыки их, во избежание заиления дрен, обкладывают различными материалами, чаще всего мхом и волокнистым торфом (слоем 3—5 см), иногда опилками (10—15 см), песчано-гравийной смесью (3—5 см).

В последние годы широко применяются искусственные мате­ риалы из стекла: стеклохолст, стеклоткань и стекловата. Об- 'кладывать стыки необходимо сверху и с боков, а еще лучше по всему периметру. После этого трубки осторожно засыпа­ ются сначала вручную гумусовым слоем (15—20 см), срезае­

мым с боков траншеи, а затем с помощью бульдозера грун­ том, вынутым из траншеи. Избыточная вода из почвы посту-, пает в гончарные дрены только в щели между стыками тру­

Иногда применяют покрытые глазурью керамические трубы с раструбом, но эти трубы значительно дороже гончарных.

Дренаж из деревянных труб представляет собой трубу

прямоугольного или квадратного сечения, сколоченную из до­ сок, на всю длину дрены (рис. 40,6). Доски берутся толщи­ ной от-12 до 25 мм; на верх и низ труб могут быть использо­

ваны горбыли. Ширина досок для дрен-осушителей принима­ ется равной 5—7 см. Для отводящих воду закрытых собира­ телей доски берутся шириною от 7 до 20 см, в зависимости от

величины осушаемой площади. Для того, чтобы облегчить по­ ступление грунтовой воды в дрену, в боковых досках сверху прорезают отверстия (щели) через 50—75 см, глубиной 0,5 см. Вместо щелей при сколачивании труб под верхней до­

ской могут быть уложены тонкие поперечные подкладки из фанеры. Однако этот способ нецелесообразен, так как под­ кладки могут сгнивать раньше окончания срока действия дре­ нажа. Изготовленные трубы укладываются в траншею, щели обкладываются мхом, после чего траншея засыпается землей. Деревянные трубы изготавливаются и из бревен диаметром 12— 15 см, которые распиливаются пополам и в каждой поло­

вине выбираются желобки; сложенные половинки образуют желобковую дрену (рис. 40, в) диаметром 50—65 мм.

Пластмассовый дренаж. Сырьем для пластмасс являются

природные и попутные нефтяные газы, отходы нефтяной, де­ ревообрабатывающей промышленности и др. Для дренажа применяют гладкостенные и гофрированные трубы из поли­ этилена высокой плотности и. поливинилхлорида (винипла­ ста). Диаметр труб 41—48 мм и более, толщина стенок 1,6 (гладкие) и 0,8 мм (гофрированные). Вода поступает в дре-

102

ны через круглые отверстия или щели, обложенные специаль­ ным материалом.

Опыт показывает, что пластмассовый дренаж, особенно из гофрированных труб, имеет ряд преимуществ по сравнению с гончарным дренажем.

Асбоцементный дренаж. Асбоцементные трубы в 1,5—3 ра­

за дешевле керамиковых, изготавливаются диаметром от 10 до 60 см. Водоприемные отверстия устраиваются сбоку, с по­

мощью циркульной или ленточной пилы. Укладывают трубы с муфтами.

Бетонный дренаж. В торфяных почвах этот вид дрейажа

неприменим, так как бетонные трубы в них разрушаются. В минеральных грунтах при pH более 5 бетонные трубы могут применяться для устройства коллекторов.

Фашинный дренаж. Это простейший вид дренажа, для его устройства применяется хворост (толщиной 2—5 см в комле),

из которого вяжутся пучки, называемые фашинами. Толщина фашины после перевязки должна быть 25—30 см. Фашины

могут изготовляться различной длины,' однако для дренажа лучше всего устраивать одну сплошную фашину на всю дли­ ну дрены (до 150 м). Изготовленные фашины укладываются

в траншеи, покрываются сверху и с боков мхом или дерном, травой к фашине, и засыпаются землей (рис. 40, г).

Жердяной дренаж. Жердяной дренаж устраивается из жер­ дей толщиной 7—10 см (в комле); на дно траншеи вдоль ее

стенок укладывается по одной жерди. На эти жерди через 1,0 м кладутся поперечные подкладки, поверх которых устраи­ вается настил из жердей. Поверх настила, во избежание заи­ ления дрен, укладывается мох или дерн травой вниз (рис. 40, д).

Недостатком жердяного и фашинного дренажа является повышенный расход древесины.

Каменный дренаж. При устройстве этого дренажа в вы­ рытую траншею набрасывается камень слоем 30—40 см,

сверху и с боков каменная наброска покрывается мхом или дерном, после чего траншея засыпается. Этот вид дренажа может быть применен там, где имеется на месте подходящий камень.

Закрытые собиратели. При большом притоке поверхност­

ной воды (в западинах, на тяжелых почвах и пр.) устраива­ ются дрены с фильтрующей засыпкой, или так называемые за­ крытые собиратели, которые работают как дрены и до неко­ торой степени как открытые канавы, так как поверхностная вода быстро попадает в дрены. Для засыпки применяются пе­ сок, гравий, фашины, хворостяные маты и другие материалы.

Кротовый дренаж. Кротовые дрены устраиваются путем

протаскивания сквозь грунт, на определенной глубине от по-

104

верхности, стального цилиндра с заостренным концом («дренера»), образующего в грунте круглую полость, напоминаю­ щую кротовый ход. На минеральных тяжелых почвах крото­ вые дрены прокладываются-диаметром 6—8 см; на торфяных применяются снаряды, дающие дрену диаметром 20—30 см,

после прокладки дрены этот диаметр, вследствие упругости торфа сильно уменьшается.

Кротовые дрены прокладываются на глубине 50-‘-70 см и более, расстояние между ними принимается от 3 до 10' м на минеральной почве и от 10 до 20 м на торфах. Длина крото­ вых дрен 100—200 м. Кротовые дрены выводятся в открытые

канавы или в дрены с фильтрующей засыпкой.

Для устройства кротового дренажа применяются ориги­ нальные машины, конструкции которых разработаны совет­ скими научными учреждениями. Значительное распростра­ нение получило прицепное кротово-дренажное орудие ДК-2 системы ВНИИГМ.

Институтом механизации Академии наук БССР разрабо­ таны более совершенные кротовые машины ДНК-2 и ДК-80 - (100), которые позволяют закладывать дрены на глубину до

1,2 м.

Для прокладки дрен в пнистых торфах, имеются две ма­ шины конструкции ВНИИТП: ДДМ-5, образующая дрены в виде щелей, и ДВМ-3, рабочим органом которой является

2)долговечности дренажа; 3) стоимости производства работ;

4)действия дренажа на водный режим; 5) возможности вы­ полнения работ механизированным способом.

На минеральных почвах все виды деревянного дренажа недолговечны, а поэтому на них выгоднее применять гончар­ ный дренаж, который может работать 40—50 лет, в то время

как деревянный трубчатый дренаж на минеральных почвах работает не более 25 лет, а фашинный и жердяной не более 10—20 лет. На торфах срок службы деревянного дренажа в 1,5—2 раза больше, так как здесь дерево гниет медленно, а бетонные трубы быстро разрушаются.

Трубчатые дренажи быстрее отводят грунтовые воды и могут устраиваться с меньшими уклонами. Дренаж из дере­ вянных труб требует значительно меньше древесины, чем жер­ дяной и фашинный. Кротовый дренаж имеет большие пре­ имущества по сравнению с другими видами дренажа в том отношении, что для его устройства не требуется материалов, устройство его дешево и почти полностью механизировано. Недостатком кротового дренажа является то, что он приме­ ним только на некоторых тяжелых минеральных почвах (без

105

камней) и на достаточно связных торфах со степенью разло­ жения не более 45—50%, причем й в этих условиях срок службы его небольшой (от 1 до 3—5 лет).

2.Расположение дренажной сети в плане

Взависимости от природных условий, цели дренирования

идругих факторов различают дренажи: систематический, вы­ борочный, кольцевой, головной и береговой.

Рис. 41. Систематический дренаж

Систематический дренаж. Этот дренаж устраивается на

площадях, подверженных избыточному увлажнению в одина­ ковой степени. В этом случае дрены размещаются равномер­ но по всей площади. Дренажная сеть состоит из следующих элементов (рис. 41): главного коллектора, который выводит­ ся в водоприемник (реку, ручей, овраг, канал, водосточную сеть и т. д.); коллекторов, впадающих в главный коллектор; дрен-осушителей, впадающих в коллекторы. Коллекторы уст­ раивают из гончарных, бетонных или деревянных труб, дли­ на их может доходить до одного километра. Длина дрен-осу- шителей составляет 100—200 м. При уклонах поверхности

менее 0,001—0,003 осушители располагаются вдоль склона (продольный дренаж), а при больших уклонах — поперексклона (поперечный дренаж). Выходы грунтовых вод на осу­ шаемый участок перехватываются ловчими дренами. Обычно систематический дренаж устраивается в сочетании с откры­ тыми канавами, при этом густота оставляемой открытой сети может быть различной. Можно также устраивать коллекторы в виде открытых канав или часть их оставлять открытыми, а часть закрытыми. В каждом отдельном случае количество и расположение открытых канав определяются условиями экс­

106

плуатации дренируемой площади, стоимостью дрен и канав, расположением дорог, рельефом и др.

Рис. 42. Кольцевой дренаж:

1 — защищаемый участок; 2 — дрена

Выборочный дренаж. Если избыточное увлажнение наблю­

дается только на отдельных пониженных участках (запади­ ны, лощины)', то в этом случае одну или несколько дрен про­ кладывают только через эти понижения. Подобный дренаж называется выборочным, или частичным. Для ускорения сбро­ са поверхностных вод в западинах следует устраивать так Называемые поглощатели, через которые поверхностная вода будет поступать в дрены. В простейшем виде поглощатель представляет собой водопроницаемую засУпку (над дреной) из щебня, песка, гравия и др., которая не доходит до поверх­ ности земли на глубину пахотного слоя.

Кольцевой дренаж. Для защиты от подтопления подвалов

отдельных -зданий или подземных сооружений применяется кольцевой дренаж. Дрены располагаются вокруг защищае­ мых участков и выводятся в ближайший водоприемник

(рис. 42).

Головной дренаж. Если у верхней границы дренируемого

участка имеется выход грунтовых вод, как это часто наблю­

107

дается в поймах рек, то для перехватывания этих вод устронваются головные, или ловчие, дрены (рис. 43). Дрены закла­ дываются перпендикулярно потоку грунтовых вод и на глу­ бине, доходящей до водоупора.

Береговой дренаж. При высоком уровне воды в реках и

водохранилищах уровень грунтовых вод в прибрежных зонах повышается за счет фильтрации воды из рек и водохранилищ; для перехвата этой воды вдоль берега закладывается берего­ вая дрена (рис. 44).

Рис. 44. Береговой дренаж

3. Глубина заложения дрен и расстояния между ними

При установлении глубины заложения дрен необходимо учитывать следующее: а) дрены должны закладываться ниже глубины промерзания грунта; б) в слоистых почвогрунтах дрены следует закладывать в более водопроницаемые слои; в) в глинах и песках дренаж можно укладывать ближе к по­ верхности; г) на торфах следует обязательно учитывать осад­ ку торфа; д) во всех случаях нужно стремиться закладывать дрены на водоупорный слой.

Расстояния между дренами зависят от глубины дрен: чем глубже дренаж и более водопроницаема почва, тем большие расстояния можно применять. Меньшие расстояния прини­ маются при большем количестве осадков и меньшем испаре­ нии. При дренировании питомников приближенные глубины дрен и расстояния между дренами Северо-Западной зоны приведены в табл. 30.

108

На торфяных почвах глубину заложения дрен следует при­ нимать равной 0,8—1,0 м после осадки торфа, а проектную глубину на глубоких торфяниках — не менее 1,3—1,5 м.

При дренировании парков глубины дрен, приведенные в табл. 30, следует увеличивать на 15—20 см, а расстояния меж­

ду дренами— на 25—40%. На площадях грунтово-напорного питания расстояния между дренами следует уменьшать на

15—25%.

Определение размеров дрен. Размеры коллекторов опре­ деляются расчетом. Скорость движения воды в трубах опре­

деляется по формуле Шези: и = С]//?г. Для труб круглого сечения

Следовательно, скорость движения воды равна

Скоростной коэффициент определяется по формуле Куттера:

1 + - £ =

V R

Для деревянных труб С определяется по формуле акаде­

мика Н. Н. Павловского:

Для гончарных труб т принимается равным 0,27—0,30; для деревянных труб из неструганых досок п равно 0,015.

Расход воды по гончарным трубам равен

По формуле (95) определяют d при известных значениях Q и i. Расход Q определяют по модулю стока и водосборной

площади. Аналогичным способом можно определять и разме­ ры (поперечное сечение) деревянных трубчатых коллекторов; смоченный периметр равен сумме четырех сторон (внутрен­ ний периметр).

Расчетный модуль дренажного стока qx варьирует от 0,3 до 0,7 л/сек с 1 га; чем больше водопроницаемость почв, тем

больше модуль стока. На площадях грунтово-напорного пита­ ния модуль стока принимается равным 1,5—2,0 л/сек с 1 га.

109